邵明廣， 陳舉昆， 王天陽， 吳科瑜，王 宇， 李思強*， 李恩中*， 賈慧婕

（1.黃淮學院生物與食品工程學院，河南駐馬店 463000；2.新鄉(xiāng)醫(yī)學院基礎醫(yī)學院病理學系，河南新鄉(xiāng) 453003；3.黃淮學院農副產品發(fā)酵工程與應用研究所，河南駐馬店 463000）

隨著環(huán)境污染的增加、精神壓力的增大及藥物濫用等問題的加劇，男性不育癥患者越來越多，已成為影響人類健康的重要疾病之一（Azhar等，2021）。目前，關于男性不育癥的保健品和藥物均較少，雖然傳統(tǒng)中草藥在改善哺乳動物雄性生殖方面具有良好的效果，但由于藥物種類繁多、成分復雜以及結構不明確等原因，使其藥理作用和相關機制難以闡明。因此，結構均一、成分明確的雄性生殖藥物的開發(fā)與應用，對畜牧優(yōu)良育種的發(fā)展乃至人類生殖健康具有重要意義。

白藜蘆醇（3，4'，5-三羥基-1，2-二苯基乙烯，Resveratrol）是一種從植物中提取的天然化合物，分子式為C14H12O3，分子質量為228.25 Da（Koushki等，2018），主要存在于虎杖、葡萄、花生等植物。當植物受到外界刺激傷害時，如病原菌的侵入、太陽的暴曬等，白藜蘆醇開始發(fā)揮其作用，故其最初被稱為植物的應激保護素（Galiniak等，2019）。白藜蘆醇是由二苯乙烯鍵連接2個酚環(huán)組成，具有順式與反式2種構象，其中，反式構象在自然界中最為常見且是目前研究較多的一類非黃酮類多酚有機化合物，反式白藜蘆醇（RSV）在紫外線的刺激下會發(fā)生分子重排轉變?yōu)轫樖綐嬒螅∕irhadi等，2021）。白藜蘆醇具有抗腫瘤、抗氧化、抗衰老、抗炎、抑制細胞增殖等作用而備受關注（Kumar等，2021）。近十幾年來，RSV因在雄性哺乳動物生殖方面的有益作用而引起國內外研究者新的關注，其是一種對雄性生殖具有保健和治療作用的潛在藥物，具有良好的研發(fā)前景。鑒于此，本文從反式白藜蘆醇對睪丸損傷的保護作用、影響生殖相關激素水平、對精子發(fā)生作用的影響及對精子活力保護等方面歸納總結其有益于雄性生殖系統(tǒng)的生物學功能的研究進展，以期為新型功能性飼料添加劑、功能性保健品和藥品開發(fā)應用提供依據(jù)。

1 雄性生殖系統(tǒng)障礙原因分析

1.1 環(huán)境因素致使的生殖障礙 雄性生殖障礙可以分為先天性遺傳導致的生殖障礙與后天性外部環(huán)境導致的生殖障礙（Kamiński等，2020）。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，環(huán)境污染問題已成為影響人類生殖健康的關鍵問題之一，例如大氣污染、重金屬污染、農藥殘留物污染等（Krzastek等，2020）。研究表明，環(huán)境污染物往往通過誘導氧化應激、拮抗雄激素受體、抑制類固醇合成、DNA損傷、誘導表觀遺傳的改變，導致雄性生殖障礙（Marcho等，2020；Vecoli等，2016）。例如，PM2.5是霾的主要成分，因其比表面積大，使得重金屬易吸附，而重金屬（鉻、鎘、鉛等）不僅會導致睪丸組織結構破壞、改變激素分泌水平及功能、改變精原干細胞及其結構與細胞周期，還會造成DNA損傷，最終形成雄性生殖障礙（Lv等，2021）。Ravula等（2019）通過利用含有擬除蟲菊酯類殺蟲劑的飼料喂養(yǎng)雄性Wistar大鼠研究發(fā)現(xiàn)，擬除蟲菊酯類殺蟲劑通過抗性腺激素分泌、破壞精子頂體反應導致生殖障礙。此外，雙酚A（BPA）和鄰苯二甲酸酯（PAEs），分別用作塑料制品內涂層和塑化劑，能夠通過造成雄性生殖器官的損傷、降低精子活力、造成雄性激素及荷爾蒙的分泌失調、改變有關生殖的DNA的甲基化修飾形式、改變表觀遺傳學等方式，導致雄性生殖系統(tǒng)出現(xiàn)阻礙（宮雅雯等，2021；Cariati等，2020；Ni等，2020）?？梢姡h(huán)境污染已成為影響人類雄性生殖健康的重要因素。此外，病原微生物感染也是導致雄性生殖障礙的重要因素。研究報道，生殖系統(tǒng)受到病原菌（沙眼衣原體、淋病奈瑟氏菌等）、病毒（腮腺炎病毒、單純皰疹病毒）的感染導致產生睪丸炎、附睪炎等生殖道疾病，進而誘導精子凋亡，造成生殖障礙（王菲等，2017）。同時，寄生蟲也會對雄性生殖系統(tǒng)造成損傷，比如臨床上常見的弓形蟲感染，其可誘發(fā)精子DNA的損傷、炎癥反應與細胞的氧化應激，使得精子與生物體不具備生殖要求（Taherimoghaddam等，2021；Staurengo-ferrari等，2021）。再者，母體在妊娠期間抽煙、吸毒、酗酒等不良的生活習慣和受到外界輻射也是導致胎兒先天性生殖系統(tǒng)畸形的重要因素（Nakahira等，2021；Vigueras-villasen～or等，2020）。

1.2 遺傳因素致使的生殖障礙 先天性遺傳導致的生殖障礙是在嬰兒出生前就已經(jīng)形成了生殖障礙，包括由基因決定的遺傳性疾病和亞健康的母體導致的生殖缺陷（Kalem等，2018）。研究發(fā)現(xiàn)，結構基因Y連鎖（Eif2s3y）、人睪丸特異表達基因（TDRG1）等表達水平的下調會對生殖產生不利的影響（蔡昊等，2021）。另外，線粒體可以作為精子活力的標志物，是控制哺乳動物精子活動的重要細胞結構，與精子活力密切相關。調節(jié)線粒體的動力學及其功能，可以造成精子活力的變化，可見，線粒體基因（TFAM）也是一個導致雄性生殖障礙的重要基因（Starovlah等，2021）。除此之外，雄性生殖系統(tǒng)的完整性是實現(xiàn)精子發(fā)生、產生正常生育力的基礎，當雄性生殖系統(tǒng)中的一些結構器官、組織受到損傷時，也會產生后天性的生殖障礙 （Jacobsen等，2020）。精索靜脈曲張（varicocele）是一種睪丸精索內蔓狀靜脈叢的異常擴張、伸長和迂曲引起的睪丸血管病變，如果得不到及時的治療最終會導致睪丸組織的永久損傷，這也是導致不孕不育的主要原因（Zhang等，2021）。此外，一些疾病治療藥物也會存在很大的生殖毒性，例如治療鐮狀細胞病的羥基脲（HU）（Fan等，2021）、治療慢性粒細胞白血病的白消安（BU）（Xu等，2021）以及治療癌癥的化療藥物順鉑（DDP）（Alt'lndag～等，2021）等，均能造成精原干細胞和睪丸組織結構的損傷，誘導生殖障礙的出現(xiàn)。

2 RSV對雄性生殖系統(tǒng)的有益作用

2.1 對睪丸組織損傷的保護作用 眾所周知，睪丸（Testis）是雄性生殖系統(tǒng)中最重要的器官，主要由精曲小管、精直小管、睪丸實質以及睪丸間質組成，具有產生精子與分泌雄性激素的功能（Ma··kela··等，2019）。一旦睪丸出現(xiàn)損傷，極有可能導致雄性生殖障礙（Rodprasert等，2020）。研究發(fā)現(xiàn)，RSV能夠緩解睪丸損傷，對睪丸損傷具有一定的保護作用。Said等（2021）通過研究殺蟲劑亞楓的生殖毒性發(fā)現(xiàn)，亞楓干預組成年雄性大鼠的睪丸曲細精管周長（118.2 μm），明顯小于對照組（196.0 μm），而亞楓+白藜蘆醇聯(lián)合干預組曲細精管周長（169.9 μm）大于亞楓處理組，同時亞楓處理組睪丸谷胱甘肽的含量（4.6 nmol/g）明顯小于對照組（4.9 nmol/g），而聯(lián)合干預組睪丸谷胱甘肽含量（4.9 nmol/g）高于亞楓處理組，表明RSV可以通過清除灌胃亞砜（Sulfx）在成年雄性大鼠睪丸中形成的活性氧，保護睪丸內曲細精管的完整性和睪丸組織的正常功能，明顯降低亞砜的生殖毒性。Avdatek等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，草甘膦處理組大鼠睪丸谷胱甘肽含量（4.6 nmol/g）、睪丸SOD活性（3.5 U/μg）明顯小于對照組谷胱甘肽含量（4.9 nmol/g）、SOD活性（4.6 nmol/g），而白藜蘆醇+草甘膦處理組谷胱甘肽含量（4.9 nmol/g）、SOD活性（3.9 U/μg）高于草甘膦處理組，說明RSV可以明顯改善草甘膦（Glyphosate）對Wistar大鼠睪丸組織內的間質細胞的損傷，防止其變性，提高了睪丸抗氧化的能力，加速精子的產生。Shalaby等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，在RSV的干預下，非那雄胺（Finasteride）對成年雄性大鼠睪丸的毒性明顯降低，非那雄胺處理組睪丸重量（0.818 g）低于對照組睪丸重量（1.205 g），而非那雄胺和白藜蘆醇聯(lián)合處理組睪丸重量（1.076 g）高于非那雄胺處理組。同時，睪丸組織中的生精小管的平均直徑和生精小管上皮細胞的直徑比未干預組明顯增大，聯(lián)合處理組生精小管直徑（282.21 μm）明顯大于非那雄胺處理組（243.1 μm），只是稍小于對照組（290.2 μm），間質細胞與生精小管上皮細胞的功能明顯改善，RSV通過改善生精小管結構與功能阻止了睪丸病變。Erthal等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，RSV可以明顯增加二英（Dioxin）處理孕期雌性大鼠腹中胎鼠和喂養(yǎng)至成年雄性大鼠的睪丸生精小管的數(shù)量及支持細胞的數(shù)量，對睪丸組織有保護作用，二 英處理組睪丸重量睪丸成熟精子細胞數(shù)量（85.24×106個/g睪丸）小于對照組成熟精子細胞數(shù)（102.99×106個/g睪丸），而二 英與白藜蘆醇聯(lián)合處理組成熟精子細胞數(shù)（85.52×106個/g睪丸）稍大于二 英處理組，即RSV對于暴露于二 英的睪丸組織的發(fā)育有一定的保護作用，但是二 英處理組生精小管直徑（281.47 μm）小于對照組生精小管直徑（287.38 μm），而二 英與白藜蘆醇聯(lián)合處理組生精小管直徑（262.40 μm）明顯小于其他兩組，二者聯(lián)合干預似乎不是更好地方案，這可能導致睪丸組織的損傷。除了生殖毒性藥物外，RSV還可以保護高強度運動、射線輻射、束縛應激等反應導致的睪丸損傷（徐源鴻等，2021；Guo等，2019；Li等，2015）。Mustafa等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，應激束縛組生精小管直徑（150.67 μm）明顯小于對照組直徑（186.48 μm），而白藜蘆醇與應激束縛聯(lián)合處理組直徑（171.81 μm）明顯大于應激束縛組，并且應激束縛組小鼠生精小管管腔面積（68.33 μm2）明顯大于對照組管腔面積（49.26 μm2），聯(lián)合處理組管腔面積（47.40 μm2）小于應激束縛組，束縛應激未成熟雄性瑞士小鼠在RSV的干預下不僅顯示出了睪丸組織重量增大，生精小管直徑明顯增加，管腔面積減小，間質細胞面積擴大，而且還證實在RSV干預下生殖細胞凋亡細胞數(shù)目明顯降低，睪丸內的精子結構形態(tài)正常且數(shù)目增加等現(xiàn)象。另外，還有報道，RSV對隱睪導致的小鼠睪丸損傷具有顯著的保護作用（Li等，2021）?？梢钥闯?，RSV對睪丸損傷具有保護作用，能夠增加睪丸重量，維持睪丸結構穩(wěn)定，促進生精小管的結構的穩(wěn)定，適量增加生精小管的數(shù)量和管腔面積，給精子發(fā)生提供良好的環(huán)境，提高間質細胞與支持細胞的抗氧化能力。

2.2 對激素水平的影響 雄性生殖內分泌系統(tǒng)由下丘腦、垂體和睪丸等器官組成，內分泌的調節(jié)靠自身下丘腦和垂體，同時也受到激素的反饋和負反饋調節(jié)，即下丘腦-垂體-性腺軸（HPG）（Selvaraj等，2021）。很多激素與雄性生殖功能有關，如睪酮（T）、促卵泡生成素（FSH）、促黃體生成素（LH）、孕酮（P）、雌二醇（E2）、泌乳素（PRL）等。FSH和LH兩者往往協(xié)同促進雌性動物的雌激素和卵子的排出，調控雌性生殖系統(tǒng) （Das等，2018）。FSH和LH在雄性生殖系統(tǒng)中也有著不可忽視的作用，其是重要的促性腺激素，與睪酮存在協(xié)同作用（Fusco等，2021）。Oduwole等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)SH主要通過與其受體（FSHR）結合調控睪丸支持細胞產生調節(jié)因子與營養(yǎng)物質手段，形成精子發(fā)生的有利環(huán)境，提高精子數(shù)量。LH在雄性生殖系統(tǒng)中的作用與FSH類似，通過與FSH協(xié)同，促進一些睪丸細胞的生長發(fā)育，使得精原細胞的分化活力增加，產生更多的精子（Li等，2021）。Shati（2019）通過研究RSV對順鉑（DDP）造成的小鼠生殖損傷的修復發(fā)現(xiàn)，RSV可以通過與雌激素受體結合作為一種混合弱激動劑，刺激垂體，促進FSH和LH的分泌水平，進而提高精子數(shù)量和抗睪丸氧化應激，進而使得生殖損傷得到修復。FSH與LH與精子發(fā)生有關，在一定濃度范圍內與生精功能呈正相關，RSV可以促進FSH和LH的分泌（Li等，2015）。孕酮往往是由女性的卵巢與胎盤分泌，男性的睪丸和腎上腺皮質也會分泌少量的孕酮，與其受體結合促進精子發(fā)生和受精過程，是一種重要的生殖激素，而且孕酮是生成睪酮 和 雌 二 醇 的 中 間 產 物 （Sánchez-cárdenas，2021）?？傊c男性生殖有關的激素往往與睪酮和雌二醇相聯(lián)系，不論是其中間產物或是協(xié)同物，都會造成睪酮和雌二醇的變化，最終依然是睪酮與雌二醇在生殖系統(tǒng)中起作用。

RSV與雌二醇的結構極為相似，往往被稱為植物雌激素。由于雌激素在雄性生殖系統(tǒng)中發(fā)揮著不可缺少的作用，那么RSV的體外攝入極有可能在雄性生殖系統(tǒng)中發(fā)揮著雌激素的作用（Pasquariello等，2020）。同時，RSV作為雌激素類似物，可能通過干擾動物內源性激素水平，對雄性生殖系統(tǒng)產生影響（Cui等，2016）。雌二醇是雄性動物睪丸活動的重要調節(jié)因子，與睪酮具有協(xié)同作用，在不同發(fā)育時期其含量有所不同，正常情況下可以促進性器官的發(fā)育，研究發(fā)現(xiàn)當雌激素水平過高時會導致生精小管管腔直徑變小，支持細胞減少，精子活率降低，精子數(shù)量減少，導致不孕不育（Russell等，2019）。然而，雌二醇在男性生殖方面是必不可少的，研究證明，雌激素受體ESR1和ESR2廣泛存在于男性生殖細胞中，只有雌激素與其受體結合才可以傳遞出依賴于該通路的附睪和睪丸功能的正確信號，缺乏受體ESR1直接導致精子出現(xiàn)畸形（Cooke等，2017）。RSV在男性體內充當雌二醇拮抗劑，將雌二醇穩(wěn)定在合適的水平，降低了內源性雌激素的分泌，保證睪酮與雌二醇的平衡。Mohammadzadeh等（2021）研究發(fā)現(xiàn)，芝麻油亦可作為一種雌激素行使雌二醇的作用，由于芝麻油中的雌二醇含量低，對小鼠睪丸有一定的保護作用，提高睪丸組織的抗氧化能力，降低精子DNA損傷，提高精子活力與活率，明顯提高雄性的生育能力。很顯然，RSV作為與芝麻油相同的雌二醇類似物，可以作為男性生殖保護劑，適量濃度攝入也可以提高雄性生殖能力。雄性激素也稱為睪酮，是睪丸中一種類固醇激素，是精子發(fā)生所必須的，雄性激素可以調節(jié)生精小管的結構變化，控制支持細胞、精原干細胞等細胞的分裂過程，是雄性生育的最重要激素 （Rosati等，2021）。研究表明，芳香化酶（CYP19）可以催化雄激素轉化為雌激素，將雄烯二酮轉化為雌酮，將睪酮轉化為雌二醇（Chayawan等，2020），而RSV通過調節(jié)選擇性雌激素受體和芳香化酶抑制顯著增加天然睪酮的生成（Baravalle等，2018）。

下丘腦釋放促性腺激素釋放激素作用于垂體，垂體釋放FSH和LH兩種促性腺激素，F(xiàn)SH和LH作用于睪丸組織，即下丘腦-垂體-性腺軸（HPG）。FSH和LH分別與睪丸中的支持細胞受體和間質細胞受體，前者促進精子發(fā)生，增加精子數(shù)量，后者增加睪酮的分泌。白藜蘆醇一方面抑制芳香化酶活性使睪酮轉化為雌二醇的量減少，另一方面與激素受體結合，增加支持細胞分泌營養(yǎng)因子促進精子發(fā)生，促進間質細胞分泌睪酮，最終使得生殖功能改善。

2.3 對精子發(fā)生的促進作用 精子發(fā)生（Spermatogenesis）是由精原干細胞（SSCs）經(jīng)過嚴格調控的自我更新和分化，成為成熟精子的過程。同時，精子發(fā)生還是一個復雜的、精密調控的過程，一旦發(fā)生異常，會導致無精癥、弱精癥和少精癥等癥狀，引起雄性不育（Walker等，2021）。正常的形態(tài)結構、活率、活力、數(shù)量是精子發(fā)揮其生物學作用的關鍵。研究發(fā)現(xiàn)，RSV可能通過調節(jié)生精相關蛋白的表達、增強生精相關信號轉導途徑等方式促進精子發(fā)生。Guo等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，RSV可以通過增強抗氧化能力、增強生精信號轉導途徑來提高精子的數(shù)量及活率，調節(jié)精子發(fā)生差異蛋白抗氧化酶（GPX1）、Ⅰ型膠原α1（Col1α1）的表達，上調和凝集素蛋白S1的下調，以清除氧自由基、抗氧化損傷、促進精子發(fā)生、減少精子畸形的形成，促進生殖功能。Li等（2021）報道，RSV通過增加睪丸蛋白O-GlcNAcylation水平以促進隱睪小鼠的精子發(fā)生。該研究發(fā)現(xiàn)，相對于正常小鼠，由隱睪手術導致生精異常小鼠的睪丸蛋白質OGlcNAc糖基化修飾顯著降低，而經(jīng)RSV處理后，伴隨著精子發(fā)生的恢復，睪丸蛋白質的O-Glc-NAc糖基化水平也明顯恢復。此外，研究者還報道了RSV可通過其他途徑促進精子發(fā)生。另外，De Oliveira等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，RSV可以明顯增加高脂飲食小鼠睪丸生精小管管腔數(shù)量，提高精子數(shù)目與活力。而且，Bahmanzadeh等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，RSV可以通過抑制c-jun氨基末端激酶信號和刺激核因子-E2-相關因子-2與其接頭蛋白Keap1（Nrf2/Keap1）信號通路降低睪丸功能障礙，有效提高Ⅱ型糖尿病大鼠的精子活力、數(shù)量及活率，明顯促進大鼠的生育能力。顯然，RSV在提高精子數(shù)目和活力、保護精子形態(tài)結構完整性上有一定的效果，其作用機制為通過增加精細胞抗氧化、抗炎能力，輔助精細胞清除氧自由基，使得精子活力和活率增加。反式白藜蘆醇對于睪丸細胞及精子的改善作用如下：（1）維持睪丸精子發(fā)生系統(tǒng)的穩(wěn)定和完整性，保護生殖功能；（2）增加生精有關基因TDRG1、差異蛋白抗氧化酶（GPX1）等基因的表達，并且提高生精蛋白加工修飾水平（O-GlcNAc糖基化），提高精子活力與數(shù)量；（3）提高精子的抗氧化能力，減少氧自由基。

2.4 在冷凍精液中的作用 冷凍精子技術就是將精液凍存起來，作為一種輔助生育方式給后天性不孕癥男性做父親的機會，還在牲畜培育等方面得到廣泛應用（Falchi等，2020）。然而，該技術仍存在很多弊端，如精液在冷凍過程中往往會形成細胞內冰晶，給精子帶來化學損傷和物理損傷（童世鋒等，2021）。同時，由于精子質膜上的多不飽和脂肪酸含量多，易受到氧自由基產生的氧化損傷，影響到精子活力、活率、DNA的完整性和質膜的完整性，使得人工授精后依舊出現(xiàn)不育癥狀。Salehi等（2020）在研究冷凍雞精液解凍時發(fā)現(xiàn)，由于精子質膜上的多不飽和脂肪酸含量多，易受到凍存時氧自由基產生的氧化損傷，不僅破壞了精子的細胞器結構，降低精子活力、活率，改變表觀遺傳學參數(shù)，破壞DNA的完整性和質膜的完整性，使得雞精液在解凍后的受精能力降低。研究表明，RSV可作為冷凍精子技術中的保護劑，對精子活力、活率、DNA的完整性和質膜的完整性具有保護作用。研究表明，在牲畜冷凍精子中加入適量的RSV可以明顯提高精子精液質量，增加精子活率、活力與數(shù)量，推測可能是因為RSV的抗氧化作用降低了冷凍精液中的氧化應激對精子的損傷（Falchi等，2020；Ahmed等，2020；Lv等，2019）。Mohammadzadeh等（2020）也證實，RSV通過清除氧自由基來提高抗氧化能力，增強精子與精液的質量，降低了冷凍對精子的損傷，從而在精液冷凍時與解凍時，對精子都存在保護作用。Shabani等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，RSV可以通過增強AMP依賴的蛋白激酶（AMPK）途徑來保持冷凍精子DNA的完整性，恢復生殖能力?？梢?，精子冷凍技術的弊端主要來源于精液的活性氧，而RSV作為一種抗氧化的保護劑可以抵抗活性氧對精子的損傷，推動了精子冷凍技術的發(fā)展。

3 小結與展望

RSV作為一種天然的、非黃酮類多酚有機化合物，在雄性生殖系統(tǒng)中發(fā)揮著多種生物學功能，其有益作用包括：保護睪丸損傷；通過反饋/負反饋調節(jié)雄性體內激素水平；促進精子發(fā)生；降低因冷凍和解凍對精子造成的物理化學損傷。基于對雄性生殖系統(tǒng)的有益作用，RSV極有可能開發(fā)成為一種對雄性生殖具有保健和治療作用的潛在藥物。特別是近期研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒侵入人體后會率先破壞生殖系統(tǒng)，即使患者得到治愈，也可能出現(xiàn)不孕不育（Vishvkarma等，2020）。在當前新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）及其變異毒株在全球肆虐的大背景下，對雄性生殖系統(tǒng)的保護和治療，顯得尤其迫切和意義重大。然而，RSV因為其水溶性差，致使其生物利用度很低，限制了該化合物在生物醫(yī)學領域的開發(fā)應用。盡管研究者已經(jīng)致力于RSV的化學修飾改造、給藥系統(tǒng)的優(yōu)化等方面研究 （Gregoriou等，2021；Wang等，2021；Lin等，2020；Venditti等，2020），以探索RSV的生物利用度的提高，但對雄性生殖系統(tǒng)的有益作用仍需要更全面、更加系統(tǒng)的評價，需要進一步的研究。